氮化镓是什么？它为什么可以让充电器变小？

本频道预计会在2022年底停止更新，内容将逐步新频道迁移至：工科男孙老师。
最新频道地址： / @hellosunlaoshi
欢迎新老朋友订阅。
全网同名：工科男孙老师
------------------------
拆了一个笔记本电脑的充电器以及一个氮化镓充电器看看里面有什么区别。

[@changjimmy6121]

GaN的優點不是寄生電容，是因為GaN MOSFET打開沒有PN通道!! 另外一個重點也沒講，GaN 開關速率可以到200K以上，比Si MOSFET 快，二次側的電容也可以縮小

[@haoli5779]

200K的方波，高频谐波的功率成分也不小吧？ 有大概的数据吗

[@陳威任-y2f]

1MHz也行， 高頻ZVS Totem pole PFC的產品，業界也已經量產了

[@kuochenyi]

重點是75w以下不需PFC, 且頻率高有emi問題，不是這麼簡單啦！

[@cocoliu2464]

所以剛剛拆解時, 外殼都有厚厚的EMI遮蔽

[@leejohannes]

你从电子学的角度解释了寄生电容对ACDC转换电路的影响。我解释下寄生电容怎么来的，以及为什么氮化镓寄生电容会小，芯片设计类似于PCB分层的，每层的电路都会跟substrate基底形成电容器。所以说寄生电容是跟元器件的面积和所在的层和基底的距离还有每层间填充材料的电介常数有关。硅材料能不能做到更小的寄生电容，也是可以，减小管子的尺寸，那么管子的功耗又会达不到。所以氮化镓的优势从微电子学的角度是，更高功率下管子的所占的面积更小，再加上材料的电介常数优于硅材料同等面积下寄生电容也更小。一般同等大小的氮化镓管子能做到几百瓦，CMOS也就十几瓦

[@samhuangsanjia]

刚想买氮化镓充电器（主要是多口USB的，出行的时候带一个就行）的时候，发现有一些评论说这种充电器比较容易坏，这是为什么？平时买充电器很少担心会坏掉，因为没什么高深的技术含量，几乎也没见见过充电器用一个月就坏的，有的评论甚至说一个月坏掉2个氮化镓充电器，这是材料特性导致的吗？ 氮化镓的充电器是不是散热太难导致内部元器件寿命严重缩短？

[@UCan927]

自从GaN火起来之后，我就一直很好奇为什么一个新材料的引入就能缩小充电器体积，今天算是初步解惑了~

[@holymark_cn]

智商

[@叼爱国术士]

你才知道？呵呵

[@UCan927]

@@叼爱国术士 ？？？ 我不知道你在呵呵啥？知道得早就很有优越感？你早参透了原理也没见你做个视频发来给大家科普一下呢??? 搞的好像你发明的一样…欠你一个诺贝尔奖呗？mdzz…

[@叼爱国术士]

@@UCan927 知道了为什么告你 你是什么

[@yz1_2_3]

​@@UCan927 你理这种喷子干啥。。你看看他那弱智的昵称就明白了。兄台，淡定，你还需要在网络上多修炼呀，哈哈。

[@何馬士]

變壓器，需要利用到電磁特性，頻率低，磁粉芯要比較大棵，才能保證磁轉換性效率。頻率越高，磁粉芯可以很細也可以有高效率。舊式50hz變壓器像石頭一樣又大又重，就是因為運作頻率太低。

[@DecCat]

感谢，终于明白为什么老式电源适配器的变压器绕组和铁芯巨大了。

[@lifrank5059]

补足了我的疑惑。

[@吟唱的我和心]

应该是方波的斜率越大，感生电动势越大，而不是频率越大，感生电动势越大．当然频率大了，不可避免地，方波斜率也要变陡．

[@ong55663]

其實在80W以下，用GaN 的mos 效率並不是最好的，而是SJMOS 就可以了，真正讓充電器變小的原因是ZVS的技術，並且能減少功耗

[@DDjadure]

ACF Flyback 這個topology + GaN應該是目前最佳解惹@@

[@johnyang799]

还是有噱头才能卖。要是硅的充电器卖个100多谁会买？MOS用ZVS效率一样非常高也能1M以上开关频率。反而Hard Switching时GaN的优势才明显。

[@ong55663]

@@johnyang799 Hard switching 要100w以上的產品了吧？噱頭這點是對的，畢竟零售市場要有行銷價值，現在消費者已經認為GaN 的充電器才是最好的

[@GardeningZ]

@@ong55663 其实就是骗了一堆人。

[@usercl6]

聽不很懂 願聞其詳

[@libertydoesmatter2145]

真正的重点，一个都没解释出来！！！ 为什么换了氮化镓管就可以用小的寄生电容？

[@ming-qin]

我没太听懂，感觉是缺了很多前置知识。充电器为什么是先转成直流再降压，交流不是更好降压吗？还有开关管是150k赫兹？这么高的频率对于降压又起到什么作用？

[@yzxstudio]

然而频率高了磁损指数倍增加，效率不增反降，再加上大幅度缩小体积，散热性能变差，所以无一例外的氮化镓都是高热和不稳定和贵的代名词，类似小米120w氮化镓，一边宣称比苹果96w体积小功率大，结果呢？苹果96w能连续稳定96w输出，小米120w氮化镓只能连续45w输出，连65w输出都抗不到半小时就过热保护降档45w，体积却比小米自家65w+连续稳定65W的普通MOS充电器大得多。

[@johnyang799]

体积 发热 功率 这三个就是取舍的东西。要了小体积和大功率自然 发热发热这个优势就没有了。

[@johnyang799]

而且现在GaN的方案用的GaN管的效率也没有很高 都是集成的方案 实际上Rdson也要大几十mohm。分立的GaN可以到个位数。

[@zazio5535]

这个拆解的至少还用了平板变压器，磁损和寄生性能应该好一点。但是厂家的方案一般只有电路图，优化switching cell和搞好热管理对于想赚快钱的行业来说不太可能。

[@李白-f5u]

你为什么要转移频道？

[@awdxs123654]

簡單來說就是提高切換頻率就能使用Ae較小的變壓器(體積也較小) 但我認為現在GaN根本就是炒作，一顆MOS賣的價格是同電流Si MOS的好幾倍，加上driver線路也要改，而且GaN對於熱的耐受性比較差(大概90度就死了，Si大概110度還撐得住)

[@chuangp.s3236]

請問，為何切換頻率高，變壓器就能縮小呢？請求指點~

[@michaelchen2156]

B=(L*i)/(N*Ae) f增加時固定相同設計條件則L可下降, 因此Ae縮小鐵芯縮小, 同時planer transformer才是充電頭縮小的關鍵

[@howardlaw994]

為什麼開關頻率高了，就能使用輕薄的變壓器 ？

[@Zero963Zero]

coss那个差距不是这样算的，不应该用减法，用除法算的话就会发现氮化镓的coss只有普通mos的15%，这差距还是非常明显的

[@王钦-w4s]

开关频率高，为啥变压器就可以做薄呢？没理解

[@-.-aaa]

Vpeak and Vrms are both incorrect. They should be swapped! 😃👏👏

[@netjone8579]

感觉图片用了很多是倍思的

[@iiiiiiiikkkllllrr]

老師您好，請問是否能講解一下定電流二極體CRD電路設計呢? 此部分跟以前所學相差甚遠，希望能指教，感謝萬分

[@张抿轩]

看到很多充电宝是66w 67w 估计也是氮化镓

[@ghunterforever]

GaN 开关频率高可不光是因为寄生电容比MOS管小。 首先，GaN HEMT是通过自换相来完成反向导通，没有类似MOSFET那样的体二极管。没有体二极管就意味着没有二极管的反向恢复，没有Qrr，这就使得GaN HEMT非常适合半桥硬开关。GaN的零反向恢复还可以实现新的高效拓扑结构，如连续型无桥式图腾柱PFC，这是传统硅器件所不能做到的。 其次，没有体二极管也意味着没有体二极管刚导通时的噪声。这样EMI设计变得相对容易，性能也会更好。

[@ivjjfd]

2DEG的Mobility高會不會也是一個好處 sheet resistance小

[@成非-l6c]

究竟氮化镓实使几高频？ 频率高减少滤波电容值， 但干扰附近电器会更强。 每一视频能否多些数据？

[@SuperBigkangaroo]

我可以更简单的说出原理：因为氮化镓做的开关管可以达到更高的频率，而电源频率越高，变压器效率越高，所以可以把变压器缩小，主要是这缩小的体积。氮化镓是普通开关管10倍的频率。

[@michaelchen2156]

確定只有效率？效率再差一點怎麼不做到更小，主要原因並非變壓器效率

[@jet-kc1ji]

雖然我不是一個科學家 但這視頻解決了我失眠的困擾 聽起來很不錯對吧

[@suertod1659]

有个小bug：氮化镓也是mos管，只是使用了氮化镓材料以获得性能提升

[@mowenqiancheng]

栅极材料引入氮化镓是不对的。AlGaN/GaN两层堆叠形成导电沟道，栅极一般是金属

[@min-lukao1293]

AlGaN/GaN因極化差形成channel 跟Si MOS裡的inversion layer不一樣

[@jacklam5658]

非常謝謝孫老師的視頻，令我得益良多，希望孫老師能有多些視頻給我們學習!

[@leonbao3296]

还是不懂 为什么频率高就小

[@degangxia1909]

开关频率高，变压器内的电流波动小，可以采用感量更小的变压器。例如开关频率提高10倍，在保持电流波动不变的前提下，变压器感量可以减少10倍，变压器体积就极大地减少了

[@yen-minglutetium6163]

不也是因爲內電阻較低 效率高 發熱小 所以整體可以塞進更小的空間嗎？ 大學老師教過....

[@Liwang24]

文科男只想知道应该怎么买😅

[@binxie6456]

受教了

[@derekchan1570]

可以请孙老师展开讲一下高开关频率为什么可以用更轻薄的变压器吗？

[@DGARONG]

應該是電感量di/dt 斜率越大 線圈導線需要的管徑,匝數越少.

[@叶桑-h5b]

视频中有短暂出现一个磁电转换公式。频率越高场变越快，同匝数线圈产生电压越高，所以可以减小线圈体积也就是减少匝数。

[@johnyang799]

可以用更小的电感值就能达到相同的开关频率衰减 所以更小。

[@biyeuya2750]

變壓器本質是一個電感，而電感的作功與(頻率x電感值)成正比，所以兩個作功相同的變壓器，頻率高就電感值低(體積小)、頻率低就電感值高(體積大)。

[@ImNotKouKou]

视频中的充电电路为反激式变换器，特点为开关导通时整流后的直流电压加在变压器上，变压器中蓄积能量，开关管关断时将变压器中蓄积的能量释放到次级负载端。这样一开一关地将输入电能片段式地传导给充电负载。频率越高意味着开关导通断开的时间越短，变压器中需要储存的能量片段越小，这样也意味着变压器需要的磁芯尺寸越小以及需要的绕线匝数更少。于是变压器就变小了……

[@in30000]

請問影片下方的進度條怎麼做的?能出一集教學嗎? 謝謝!

[@許正千]

可是市面上的氮化鎵充電器明明就是變大吖

[@jasonchen9014]

我個人的想法: 東西火起來賣的多=廠商賺錢 說是新科技價格高=廠商賺錢 體積縮小散熱變差=廠商賺錢 😂

[@王可-w5t]

学习了，小小的寄生电容影响这么大！任何产品向极致进化，就是解决这些一个个的“小”问题的过程！

[@gangwang4213]

孙老师做的教学视频非常专业，但有一个小小的问题，或者说请求，能不能发挥您的专业的教学能力，做基础电子教学啊，好让我们对电子感兴趣的小白，能系统的学习到电子知识，撑握技能。

[@工科男孙老师频道迁移]

Coming soon

[@shaun1854]

我也是电力电子工程师，孙老师说的很简单易懂

[@leequan339]

如果，再加上IGBT和MOS一起讲解下PWM电路就更好了

[@chengyuyu4776]

主要还是单位面积下Rdson更小咯，所以同样的开关电阻，寄生电容更小，而且因为不是同步的AC-DC，其实dead zone的导通电流应该是没有的。。。。

[@wrzone4261]

看了一些高手的回复，我想说的是我觉得这个视频的意义在于简单通俗的让我们这种小白明白一个原理，而不是一堆专业术语变成高手之间的讨论。

[@Daniel-ho7ge]

你看不懂可以不看啊哈哈哈。专业人士讨论专业人士的，小白可以不参与。

[@李林-y8n]

深入浅出讲道理！请老师讲一下手机快速充电的原理以及快充对电池的利弊。

[@chientunglin4283]

理論搭配實體拆解，講得很清楚，感謝您的分享!

[@thedreamhousemaker3741]

感覺還是沒說清楚啊 只說了體積的問題 沒說為什麼充電可以這麼快 另外如果是因為功率大就快的話 為什麼不把功率再做的更大一些 比如做個300W

[@andy66666]

推到300W的話散熱會是大難題，或許以後可以看到用熱管或是均熱板的電源了

[@huanghuang3693]

那為什麼笔记本电脑的充电器不改成氮化镓充电器呢

[@changszuchin856]

價錢

[@JohnNeo]

也就几十个皮法……不能这么比吧？明明是差了5倍好么

[@human890209yang]

如果能说一下氮化镓管、mos管、大变压器、小变压器的价格差别，进行成本分析比较就更好了。解释了体积，但并没有解释价格。我3年前买的笔记本配的变压器已经比我10年前买的老笔记本变压器小2/3了，氮不氮化镓我觉得完全是个寂寞。

[@TedWang2012]

可以讲解一下迷你点焊机么。通常会有4～6颗mos管。对应的电流最高1200～1800A。 （航模电池,汽车启动电源,汽车电瓶等供电；或者2颗[2.7V, 3000F]的大电容供电；另外不能使用开关电源供电）。

[@yudogcome5901]

原理很简单，就是短路大电流，MOS管用于精确控制放电时间，电源要有足够的放电能力。

[@yanrobotan5296]

無意中發現這個頻道,好正👍👍👍

[@Fat---Cat]

看這些yt片，一定要看留言，高手在民間。

[@mingdianhu5571]

变压器只能变压 不能整流吧？？

[@chengyaozheng8536]

0:51 提取关键字“坏的”，小米出来挨打，哈哈哈哈

[@holymark_cn]

瞎掰

[@gkz871]

请问，把现有的110V市电交流，变成不超过150V， 不少于100V的直流， 大家有什么推荐吗？要追求转换效率，是按照这个模式直接再次ＤＣ转ＤＣ，但是输出很高的电压吗？　大部分应用没有这种需求，　所以找不到这种产品！

[@zhouyufei5641]

你讲了好多……我还是一头雾水，赞是一定的

[@carrchuang]

還行！但你只想做中國人可以看的視屏嗎？中國很大！但全地球都討厭！轉變一下！或許可能...中國共產黨絕對是你最大阻力！

[@工科男孙老师频道迁移]

这里不欢迎政治讨论

[@hehoist7183]

讲解得非常好，谢谢～

[@pixelkay2004]

thanks!!

[@dadiaoge]

电容的体积和耐压成正比是个错误观点，有些电容体积巨大，但只有几V耐压值，完全没必要为了解释电容体积而引出这么一个错误观点，

[@我都看5354台]

Vip888

[@chenshime]

无用的知识又增加了一些！！学习了

[@國際粵語同胞]

我有個問題 你能否解答？？ 為啥麼所有的充電器 都聽到電流聲 嘰嘰嘰嘰 那是怎麼回事？？？？？？？ 有電流聲 安全嘛？？？？？？

[@jackywu0417]

構造/原理都講解得很清楚~增加了不少知識

[@ericlam1977]

GaN 避走了很多....

[@fancillluio7544]

GaN的switching频率可以做到大于100M

[@罗安杰]

哈哈哈，我就是一个开关电源研发工程师，氮化镓和碳化硅都用很多。。。

[@jasonlin5884]

請問，開關的頻率變高的話，鐵粉芯的磁損不就更大了嗎？因為現實的磁性材料都一定存在磁化、反磁化時的滯後現象。

[@iden574590]

非常喜歡老師的影片，可以請孫老師介紹如何將LED 燈 從220V 供電改為110V 供電嗎

[@jackwon860]

買全電壓的就可以

[@xiaoyee_moon]

提个建议，视频可以用KZbin的章节功能，直接在视频下边显示章节太突兀了

[@半斤八两-p5h]

孙老师你怎么不拆核电站？

[@foxz568]

🤣我还以为不遗余力不余遗力不遗余力不余遗力会剪掉。不顺便详细讲一下为什么可以用轻薄变压器的原理么？光知道跟频率有关系，具体还不了解

[@Mike-so4fg]

我看了5次, 想給5個好評。越簡潔越考功夫。

[@工科男孙老师频道迁移]

谢谢你的高度评价

[@风的线条-s1z]

请点那个大拇指奇数次，不要点偶数次。其中的原理可以问孙老师。😄

[@four-kings]

我用的就是左边这款gan，2年就坏了。工业垃圾。一个充电器必须10倍于硬件寿命才行。

[@tengzhang5098]

不余遗力 不遗余力

[@石先生-u4s]

戴的假发吗？？？？

[@寧地天晴]

唔

[@jiaxiaoyu6175]

不是很清楚，直接跳到频率越高就越小就可以选用轻薄行变压器，为什么？

[@broganprattee6824]

什么叫暴力拆解啊！

[@DD-ei1zy]

up说的通俗易懂，希望越做越好！

[@S3tnt]

绿波电龙www

[@成非-l6c]

话延一题； 开关管最大输出功率 与自身功耗比最高物， 应属电动力机车了吧？ NYC用可控硅153年！

[@紈絝基金]

10M錶夠測嗎？

[@zhezhang4828]

漏洞百出很多知识和概念都是错的，建议这期视频下架

[@xiaxia686]

直接整流->PWM开关降压不就好了，为什么还要变压器？体积这么大

[@壁虎-h7l]

孫老師 新年快樂 ^ω^

[@赶路人-q1w]

但是没有讲两种变压器的原理和区别以及为什么高频开关可以使用小体积的变压器

[@PersonuoStudio]

所以，为啥mos管的寄生电容大但是氮化镓管的寄生电容小? 按我的理解，是因为氮化镓管的某些特性可以做到高的开关频率，所以可以使用小的寄生电容吧?而不是反过来.因为寄生电容小所以可以使用高的开关频率。

[@陳柏廷-u5p]

寄生電容是零件自帶的，沒功能的電容，無法去除的特性，通常是造成電能耗損與限制的原因；電路上外加的有功能的電容應該不會叫做寄生電容吧

[@卡尔蜀黍]

厉害 啊，虽然没怎么听明白，但是感觉很厉害的样子。哈哈

[@dtd3088]

为何我之前的关注订阅莫名其妙就给取消啦？

[@win0978]

請問，切換頻率提高之後 emi 的問題怎麼辦？

[@stephensu4371]

孫老師重發？

[@工科男孙老师频道迁移]

之前的视频因为音乐版权问题删掉重发了

[@ianbowen6213]

感觉现在商家真的很喜欢用各种奇怪的术语来做宣传。。

[@兔子队长]

简单明了没有多余的废话，不错的视频，关注了

[@gy8411]

请问大电容C1在这里有泵升变压器一次侧电压的作用吗？

[@taocry]

也就是GaN对 DC-DC 转换没有帮芝嘛

[@ZekeBuf]

哈哈哈， 你可不能这样比，1和5的差距也不大，也就4而己。。

[@RThua]

老师，可以评测下dc-atx的模块哪个好吗？

[@chenzenith5996]

雖然也是工科男... 聽不太懂但只能給推!@@ 讚啦

[@TAIWANMapleStory]

氮化镓的缺點跟傳統的比有什麼呢? 除非商品會比較貴之外還有嗎? 壽命上會有明顯差距嗎? 充電速度上? 還是只是商人噱錢的方式之一XD

[@殷曙帆]

氮化镓能实现快充，同时在功率相同的情况下大幅减少充电头体积。总而言之就是使用更方便。

[@lawrence9370]

傳統的也能快充... 但體積縮小才是重點

[@ji32k7ru8]

應用於氮化鎵（GaN）技術的充電器，大致上具有下述幾項優勢： 體積更小、重量更輕、非常方便攜帶 良好的導熱性，散熱效果較佳 良好的導電性，在高電壓、高電流上，能降低導通損耗 中間能源耗損小，充電效率高

[@johnyang799]

寄生电容影响没有那么大。寄生电容影响主要是驱动电路的耗电。qrr和更先进的开关原理比如ZVS和大于1MHz的开关频率才是缩小到主要原因。说白了用硅管一样可以做到比原来的小很多的充电器。只是现在可能正好量变到质变催生出这个小体积出来。要是以前一个充电器仅仅是小了卖100多块钱肯定没人买。GaN一听 高大上 有噱头才会有人用。

[@open46037]

不不不，就僅僅是體積小這點就絕對有人買單，長期使用筆電的人絕對都有感。

[@johnyang799]

@@open46037 用mosfet做到相同价格相同体积 估计没啥人买单。当然现在有gan培养出来的消费需求后 这个应该也会比原来强。

[@DecCat]

@@open46037 是的，现在有一种超迷你笔记本电源，叫“口红电源”，意思是体积堪比口红💄，深受女性消费者喜爱。

[@siopl2006]

終於出來了 上次看到沒多久就刪掉了 一直在等

[@juanyaohuang8125]

3:16 请问孙老师，为什么不直接将220V, 50Hz的输入交流电直接通过变压器变压？为什么要“多此一举”地先整流滤波成直流电，然后再通过晶体管的周期性导通变成方波后，再通过变压器变压？

[@免費教室]

頻率問題，不是不行，而是變壓器超大一個，大概會比吃飯的碗公大，成本太貴、又重，沒人要買。 只有超高級對雜訊極為敏感的音響，才會使用